$42 मिलियन का निवेश! अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने 3 प्रमुख लेजर फ्यूजन अनुसंधान केंद्र बनाए

स्थानीय समयानुसार गुरुवार को, अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने घोषणा की कि वह मौलिक जड़त्वीय संलयन ऊर्जा (आईएफई) विज्ञान और प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने और भविष्य के बिजली संयंत्रों में लघु लेजर-संचालित थर्मोन्यूक्लियर विस्फोटों का उपयोग करने की उम्मीद में तीन अनुसंधान केंद्र बना रहा है।
कैलिफ़ोर्निया में लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एलएलएनएल), कोलोराडो स्टेट यूनिवर्सिटी और न्यूयॉर्क राज्य में रोचेस्टर विश्वविद्यालय में स्थित तीन केंद्र, चार वर्षों में कुल $42 मिलियन साझा करेंगे। उसमें से, लिवरमोर और कोलोराडो राज्य के लिए $16 मिलियन, और रोचेस्टर विश्वविद्यालय के लिए $10 मिलियन - डीओई के संलयन ऊर्जा विज्ञान बजट का एक छोटा सा अंश - जो इस वर्ष आधे बिलियन डॉलर से अधिक है।
डीओई के मुख्य संलयन समन्वयक स्कॉट ह्सु ने कहा कि तीन केंद्रों पर भविष्य के अनुसंधान "किसी भी जड़त्वीय संलयन प्रणाली के लिए आवश्यक मूलभूत प्रौद्योगिकियों पर अधिक ध्यान केंद्रित करेंगे।
ऊर्जा दो छोटे परमाणुओं, आमतौर पर हाइड्रोजन, को एक बड़े परमाणु में मिलाने से उत्पन्न होती है। यह प्रक्रिया, जिसे "संलयन" के नाम से जाना जाता है, सूर्य और अन्य तारों के लिए ऊर्जा का स्रोत है। यदि नियंत्रित परमाणु संलयन को पृथ्वी पर पुन: उत्पन्न किया जा सकता है, तो यह पृथ्वी को गर्म करने वाले कार्बन डाइऑक्साइड या लंबे समय तक रहने वाले रेडियोधर्मी कचरे का उत्पादन किए बिना प्रचुर ऊर्जा का उत्पादन करेगा।
आज तक, अधिकांश संलयन ऊर्जा अनुसंधान, और ऊर्जा विभाग के अधिकांश संलयन विज्ञान बजट ने उन रिएक्टरों पर ध्यान केंद्रित किया है जो नाभिक के टकराने और संयोजित होने तक अत्यधिक गर्म हाइड्रोजन को शामिल करने के लिए शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करते हैं। लेकिन पिछले साल लिवरमोर की नेशनल इग्निशन फैसिलिटी (एनआईएफ) में किए गए एक सफल प्रयोग ने एक अलग दृष्टिकोण पर जोर दिया - व्यक्तिगत हाइड्रोजन कणों पर शक्तिशाली लेजर फायरिंग करके उनके परमाणुओं को एक साथ निचोड़ा और संलयन की एक फ्लैश पैदा की।
एलएलएनएल ने अब तक एनआईएफ में चार बार फ्यूजन इग्निशन हासिल किया है। इग्निशन लक्ष्य पर 2.2 मेगाजूल (एमजे) ऊर्जा फायर करके नवीनतम हासिल किया गया, जिससे 3.4 एमजे संलयन ऊर्जा का उत्पादन हुआ। एनआईएफ को संलयन ऊर्जा उत्पादन के लिए एक प्रोटोटाइप के रूप में डिजाइन नहीं किया गया था। 1992 में परमाणु परीक्षण बंद होने के बाद से, इसका उपयोग मुख्य रूप से अमेरिकी परमाणु हथियारों को बनाए रखने में मदद के लिए किया गया है। पिछले प्रयोगों में, एनआईएफ विज्ञान प्रयोग ने हाइड्रोजन-ईंधन वाली गोली में एक लेजर पल्स को फायर किया था। एक व्यावहारिक बिजली संयंत्र को प्रति सेकंड 10 बार की आवृत्ति पर लेजर पल्स को बार-बार फायर करने की आवश्यकता होगी, प्रत्येक पल्स में एक नया ईंधन गोली डालना होगा।
ये लेज़र NIF के लेज़रों की तुलना में अधिक शक्तिशाली, अधिक विश्वसनीय और अधिक ऊर्जा-कुशल होने चाहिए। हाइड्रोजन ईंधन लक्ष्य सस्ते और निर्माण में आसान होने चाहिए। एक बिजली संयंत्र को लाखों छर्रों की निरंतर आपूर्ति की आवश्यकता होगी। नया अनुसंधान केंद्र इन बाधाओं को दूर करने में मदद करेगा।
क्रेमर अकली, जो सरकार के जड़त्वीय संलयन ऊर्जा विज्ञान कार्यक्रम का प्रबंधन करते हैं, ने कहा कि डीओई को कई आवेदन प्राप्त हुए, और न्यायाधीशों के एक पैनल ने लिवरमोर, रोचेस्टर और कोलोराडो राज्य को चुना। प्रत्येक विजेता कार्यक्रम में अन्य विश्वविद्यालयों, राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं और निजी कंपनियों के साथ सहयोग शामिल था।
डॉ. अकली ने कहा, "अपने क्षेत्र के प्रतिभाशाली दिमागों को एक साथ लाएँ ताकि आप नवाचार में और तेजी ला सकें और जड़त्वीय संलयन ऊर्जा की कुछ चुनौतियों का समाधान कर सकें।"
रोचेस्टर विश्वविद्यालय केंद्र का एक मुख्य लक्ष्य एक नए प्रकार के लेजर का परीक्षण करना है जिसे सीधे हाइड्रोजन ईंधन पर चलाया जा सकता है। यह विधि लिवरमोर में एनआईएफ प्रयोग में उपयोग की गई विधि से अधिक ऊर्जा कुशल है। लेकिन अगर लेजर में छोटे बदलाव अस्थिरता पैदा करते हैं, तो वे संलयन में बाधा डाल सकते हैं।
इस अस्थिरता को नियंत्रित किया जा सकता है यदि लेजर तरंग दैर्ध्य की एक श्रृंखला में फैलता है। रोचेस्टर विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक वर्षों से इस दृष्टिकोण पर काम कर रहे हैं, जिसे डायरेक्ट ड्राइव कहा जाता है, और केंद्र से अनुसंधान निधि का उपयोग प्रयोगों के लिए किया जाएगा ताकि यह परीक्षण किया जा सके कि क्या एक नया उच्च-शक्ति लेजर इस समस्या को दूर कर सकता है। यह डायरेक्ट-ड्राइव प्रोग्राम के लिए एक मार्ग खोलता है।
कोलोराडो राज्य केंद्र विभिन्न जड़त्वीय संलयन अवधारणाओं के लिए प्रस्तावित विभिन्न प्रकार के लेजर का अध्ययन करेगा और ईंधन लक्ष्यों के लिए विभिन्न डिजाइनों की जांच करेगा। इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग की प्रोफेसर कारमेन मेनोनी, जिन्होंने केंद्र के प्रस्ताव का नेतृत्व किया, ने कहा कि वह लेजर ऑप्टिकल कोटिंग्स के लिए नई सामग्रियों का अध्ययन करेंगी ताकि वे निरंतर, उच्च-ऊर्जा लेजर हमलों का बेहतर सामना कर सकें।
लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (एलएलएनएल) के प्लाज्मा भौतिक विज्ञानी टैमी मा ने कहा कि केंद्र का ध्यान एनआईएफ द्वारा उपयोग किए जाने वाले अप्रत्यक्ष-ड्राइव दृष्टिकोण से परे जाएगा और वास्तविक बिजली संयंत्र बनाने के लिए आवश्यक समस्याओं का समाधान करना शुरू करेगा। "यह सिर्फ इतना नहीं है कि आपके पास एक लक्ष्य है और आप उसे मार कर ऊर्जा पैदा करते हैं।"
प्रारंभिक शोध से इस बात पर प्रकाश डालने में मदद मिलेगी कि कौन से दृष्टिकोण सबसे अधिक आशाजनक हैं। डॉ. टैमी मा के अनुसार, "वास्तव में उन उत्तरों को खोजने के लिए निवेश पर्याप्त नहीं होगा," लेकिन मुझे लगता है कि चार साल के अंत में, हम संयुक्त राज्य अमेरिका के लिए वास्तव में पूर्ण प्रदर्शन करने के लिए एक आशाजनक रास्ता तय कर सकते हैं। स्केल पायलट प्लांट।"
अमेरिकी ऊर्जा सचिव जेनिफर एम. ग्रानहोम ने कहा, "संलयन ऊर्जा का दोहन 21वीं सदी की सबसे बड़ी वैज्ञानिक और तकनीकी चुनौतियों में से एक है। हमें अब विश्वास है कि संलयन ऊर्जा न केवल एक संभावना है, बल्कि बेहद आशाजनक है। इन केंद्रों के वैज्ञानिक करेंगे।" गेम-चेंजिंग और ग्रह-बचाव वाली सफलता में सबसे आगे रहें।"
जड़त्वीय संलयन ऊर्जा विज्ञान और प्रौद्योगिकी (आईएफई-स्टार) कार्यक्रम में त्वरित अनुसंधान द्वारा वित्त पोषित परियोजनाएं आईएफई प्रणाली घटकों को आगे बढ़ाने के लिए अमेरिकी ऊर्जा विभाग की राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं, शिक्षा और उद्योग की विशेषज्ञता और क्षमताओं को एक साथ लाएंगी। जड़त्वीय कारावास संलयन एक अग्रणी संलयन विधि है जो घने प्लाज्मा को संपीड़ित और गर्म करने के लिए लेजर या अन्य प्रौद्योगिकियों का उपयोग करती है। आईएफई-स्टार कार्यक्रम विकसित होगा: उच्च-लाभ लक्ष्य डिजाइन; उच्च पुनरावृत्ति दर के साथ उच्च दक्षता वाले लेजर; और जीवन-प्रासंगिक संलयन लक्ष्य निर्माण, ट्रैकिंग और जुड़ाव। IFE-स्टार कार्यक्रम को IFE प्रणाली का समर्थन करने के लिए प्रौद्योगिकियों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में लेजर, लेजर और लेजर का उपयोग शामिल है। वित्त पोषित परियोजना का एक प्रमुख घटक जड़त्वीय संलयन पारिस्थितिकी तंत्र का प्रबंधन है, जिसमें समावेशी और विविध कार्यबल का विकास शामिल है।
रोचेस्टर विश्वविद्यालय की लेजर एनर्जेटिक्स (एलएलई) प्रयोगशाला, जो अपने 400 रोचेस्टर स्टाफ सदस्यों द्वारा संचालित है, लंबे समय से ऊर्जा, विज्ञान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में सबसे आगे रही है। पिछले साल ही, एलएलई द्वारा समर्थित लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के वैज्ञानिक पहले शुद्ध ऊर्जा लाभ मील के पत्थर तक पहुंचे थे।
लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी की राष्ट्रीय इग्निशन सुविधा में सफलता के परिणामस्वरूप, जड़त्वीय कारावास संलयन ने और भी अधिक रुचि और ध्यान आकर्षित किया है। आईएफई-स्टार परियोजना का उद्देश्य भाग लेने वाली आईएफई संलयन कंपनियों के प्रत्याशित प्रौद्योगिकी रोडमैप में सामान्य वैज्ञानिक और तकनीकी अंतराल को संबोधित करना है। बेसिक रिसर्च नीड्स रिपोर्ट पर आईएफई कार्यशाला में उल्लिखित प्राथमिकता वाले अनुसंधान अवसरों को संबोधित करके विज्ञान के माइलस्टोन फ्यूजन डेवलपमेंट प्रोग्राम के कार्यालय में। निरंतर प्रगति. चुंबकीय कारावास संलयन के विपरीत, जिसे लंबे समय तक प्लाज्मा जलने को बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है, IFE को दोहरावदार दालों के गठन की आवश्यकता होगी। एक लक्ष्य संभावित IFE पायलट संयंत्रों के लिए आवश्यक कम-लाभ, एकल प्रयोगों से उच्च-लाभ, उच्च-पुनरावृत्ति दरों में जड़त्वीय संलयन को स्थानांतरित करने के लिए आवश्यक विज्ञान और प्रौद्योगिकी विकसित करना है।
संयुक्त राज्य अमेरिका का ऊर्जा विभाग IFE-star के माध्यम से एक समर्पित कार्यक्रम स्थापित कर रहा है। चयनित परियोजना विश्व-अग्रणी क्षमताओं, विशेषज्ञता, निदान और सुविधाओं का निर्माण और लाभ उठाएगी, और आईएफई-स्टार डीओई एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी फॉर एनर्जी (एआरपीए-ई) और विज्ञान कार्यालय द्वारा संयुक्त रूप से वित्त पोषित आईएफई अनुसंधान का भी महत्वपूर्ण रूप से विस्तार करेगा। .